导语. 感觉体验并不会在声音停止时结束。大脑在刺激消失后仍能保持传入的信息长达数百毫秒，这种现象被称为持续性神经活动。迄今为止，这种持续性几乎只在清醒且执行任务的受试者中进行过研究，它支撑着工作记忆、决策制定和行动规划。大脑在无任务状态下是否会被动维持感觉表征，以及这种维持是否能在睡眠中持续，至今仍基本未知。2026年7月18日发表在《通讯-生物学》上的一项由特拉维夫大学的Barak Hadad、Yuval Nir及其同事进行的研究提供了首个直接证据：小鼠的听觉皮层在清醒和自然睡眠状态下确实会在声音结束后继续表征过去的声音，但其方式会根据行为状态发生巨大变化。
研究发现. 研究人员将慢性高密度Neuropixels探针植入自由活动小鼠的听觉皮层层级中，同时记录跨越早期感觉区域（初级听觉皮层）和高阶联合区域（次级听觉皮层）的数百个神经元。通过呈现短促的噪声脉冲并逐毫秒解码神经群体活动，他们提出了一个简单的问题：声音停止后，外部观察者仅凭神经元脉冲活动就能读出该声音是什么，这能持续多长时间？
在清醒状态下，答案是明确的。早期听觉皮层和联合皮层中的群体脉冲活动在声音物理停止后数百毫秒内仍携带关于刺激的可靠信息。表征在整个层级中以几乎相同的速率衰减，表明在清醒的大脑中，持续性是一种均匀的、网络范围的现象。一个在神经群体活动上训练的分类器能够在寂静开始后很长时间仍能识别出刺激，而且无论电极位于初级还是次级听觉皮层，这种解码准确率的时间分布特征都是相似的。
然后小鼠入睡了。
在没有任何干预或睡眠剥夺情况下记录的自然睡眠，揭示了一种显著的分化。在早期听觉皮层中，持续性活动以与清醒时大致相同的速率衰减。初级感觉区域表现得仿佛行为状态并不重要。但在联合皮层中，情况发生了逆转。高阶听觉区域在睡眠期间对刺激表征的保持时间显著长于清醒期间。解码时间窗口被拉长了。信息持续存在的时间远远超过了清醒动物中本该消退的时间点。
这种分化是核心发现。它表明持续性感觉表征不仅仅是主动任务参与的特征。它是皮层处理的一种被动的、持续存在的特性，即使在完全缺乏行为需求的情况下也能在刺激停止后持续存在。而且它揭示了睡眠远非一种单一的、反应性降低的状态，而是重构了感觉层级处理信息的方式。联合皮层成为更慢、更持久的伙伴，在初级区域向前推进的同时保持着感觉痕迹。
重要性. 这一发现重新构建了我们对持续性活动和睡眠的思考方式。持续性脉冲活动长期以来一直与工作记忆等主动认知功能联系在一起，隐含的假设是它需要一个参与任务的大脑。Hadad和Nir的研究表明，持续性在被动清醒期间自发存在，并且引人注目的是，在睡眠期间也存在。这表明跨时间保持信息的机制是建立在皮层回路的基本架构中的，而不是为了任务需求而添加的。
联合皮层中的清醒-睡眠差异可能更具启发性。在睡眠期间，人们普遍认为大脑处于离线状态，与环境断开连接，在重放和巩固记忆而不是编码新记忆。联合皮层在睡眠期间实际上延长了感觉表征这一发现提出了这样一种可能性：睡眠中的大脑延长了信息整合的时间窗口，这可能是巩固过程本身的一部分。高阶区域中更长的持续性可能允许缓慢的离线计算（如重放或突触重组）在拉伸后的近期感觉输入副本上运行。
从方法论角度来看，这些结果也验证了在自然睡眠的自由活动小鼠中使用Neuropixels记录作为一种研究状态依赖性感觉处理的范式。能够在清醒-睡眠周期中保持稳定的慢性探针为追踪相同回路如何在数小时和数天内跨行为状态转换其动态打开了大门。
在临床上，这项工作对理解感觉处理如何在睡眠障碍中崩溃具有启示意义。如果联合皮层在睡眠期间习惯性地延长感觉持续性，那么在不眠症（患者报告感觉门控失败、无法过滤环境声音）等疾病中，该窗口可能被病理性地扩大或缩小。同样，在精神分裂症（门控缺陷和持续性活动异常都有记载）中，听觉层级的状态依赖性持续性可能提供一种生物标志物或治疗靶点。
局限性. 该研究是在小鼠中进行的。虽然听觉层级的基本组织在哺乳动物中是保守的，但人类中的具体动态可能有所不同，特别是考虑到联合皮层在人类认知中的扩展作用。作者记录了两个皮层水平（初级和次级听觉皮层）；将听觉信息与其他模态整合的更高联合区域未被检测。刺激是简单的噪声脉冲；持续性是否能推广到复杂、自然的声音（如发声或音乐）尚有待检验。最后，该研究在群体层面描述了这一现象，但没有解决导致清醒-睡眠差异的细胞或回路机制。抑制性中间神经元亚型、神经调节张力（乙酰胆碱、去甲肾上腺素）和丘脑-皮层门控都是候选机制，需要定向扰动实验来厘清。
结论. 大脑在声音停止后会保持感觉信息，这在清醒和自然睡眠时都会发生，但睡眠重塑了听觉层级，使得联合皮层比初级皮层更长久地保留这些表征。持续性脉冲活动不仅仅是主动认知的标志；它是感觉处理的一种被动的、状态依赖性的特征。
来源. Hadad B, et al. “Auditory network persistence of stimulus representation in awake and naturally sleeping mice.” Communications Biology (2026). DOI: 10.1038/s42003-026-10704-z. https://www.nature.com/articles/s42003-026-10704-z
婷 翻译